11楞次定律精品

ʏ甘肃省天水市第十中学 刘志强楞次定律是电磁感应知识中最基础㊁最重要的定律之一,定律的内容简明扼要㊁内涵丰富,同学们一定要准确理解,并灵活应用㊂一㊁楞次定律的表述原始表述:感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化㊂其引申表述有三种:表述一:感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量(原磁通量)的变化㊂表述二:导体和磁体发生相对运动时,感应电流的磁场总是阻碍二者的相对运动㊂表述三:感应电流的方向总是阻碍引起它的原电流(自身电流)的变化㊂二㊁楞次定律的理解首先,明确两个磁场,即感应电流的磁场(新产生的磁场)和引起感应电流的磁场(原有的磁场)㊂其次,明确因果关系,即闭合线圈㊁原磁场㊁磁通量的变化是因,感应电流的产生是果㊂然后,理解 阻碍 的含义,①谁起阻碍作用起阻碍作用的是 感应电流的磁场 ;②阻碍什么?感应电流的磁场阻碍的是引起感应电流的磁通量的变化 ,而不是阻碍原磁场,也不是阻碍 原磁通量 ;③怎样阻碍?当引起感应电流的磁通量(原磁通量)增加时,感应电流的磁场就与原磁场的方向相反, 反抗 原磁通量的增加,当引起感应电流的磁通量(原磁通量)减少时,感应电流的磁场就与原磁场的方向相同, 补偿 原磁通量的减少,即 增反减同 ;④阻碍 不等于 阻止 , 反抗 与 补偿 均为 阻碍 , 阻碍 与阻止 程度不同, 阻碍 只能起妨碍作用,但闭合电路的磁通量仍在变化,只不过变化的速度放慢了,从而使感应电流减小, 阻止 是指使闭合电路的磁通量不再变化,从而使感应电流消失;⑤ 阻碍 也不意味着 相反 ,事实上,感应电流的磁场和引起感应电流的磁场可能同向,也可能反向(增反减同)㊂三㊁楞次定律的应用楞次定律没有直接给出感应电流的方向,它只是概括了确定感应电流方向的原则,同学们必须通过基本练习,亲身体会并总结出利用楞次定律判断感应电流方向的步骤:(1)明确原磁场的磁感线分布特点及其方向;(2)明确穿过闭合电路的磁通量是变还是不变(决定感应电流的有无),怎样变(增大还是减小);(3)根据楞次定律判断感应电流的磁场方向,若穿过闭合电路的磁通量增加,则感应电流的磁场方向与原磁场方向相反,若穿过闭合电路的磁通量减少,则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同(增反减同);(4)利用安培定则,逆向确定感应电流的方向㊂1.从 阻碍磁通量变化 的角度来看,无论什么原因,只要使穿过闭合电路的磁通量发生了变化,就一定有感应电流产生,其方向按照 增反减同 进行判断㊂图1例1 如图1所示,当条形磁铁的N 极靠近线框a b c d 时,判断产生感应电流的方向㊂解析:当条形磁铁的N极靠近线框a b c d 时,原磁场方向向下,磁通量在增大,根据 增反减同 可知,感应电流的磁场B '的方向是向上的,根据安培定则可知,感应电流的方向沿逆时针方向(俯视),即a b c d ㊂51知识篇 知识结构与拓展 高考理化 2023年11月图2例2 如图2所示,两个同心导体圆环位于纸面内,内环中通有沿顺时针方向的电流,外环中原来无电流㊂当内环中电流逐渐增大时,外环中有无感应电流?方向如何?解析:因为磁感线是闭合曲线,内环内部向里的磁感线条数和内环外部向外的所有磁感线条数相等,所以外环所围面积内(包括内环圆面积在内的总面积,而不只是环形区域的面积)的总磁通量向里,并逐渐增大,根据楞次定律(增反减同)可知,外环中有感应电流,且感应电流的磁场方向向外,根据安培定则可知,外环中感应电流沿逆时针方向㊂点评:用楞次定律分析判断感应电流的方向时,一定要分清回路周围的磁场分布情况,从而确定原磁通量究竟是增大的还是减小的㊂2.因磁体的相对运动而引起线圈所在处磁感应强度变化从而产生感应电流时,感应电流的磁场表现为阻碍磁体的相对运动(阻碍相对距离的变化),即 来拒去留㊂图3例3 如图3所示,当条形磁铁绕O 1O 2轴匀速转动时,矩形导线框a b c d (不考虑重力)将如何运动解析:本题的分析方法很多,最简单的方法是从 阻碍相对运动 的角度来看,导线框一定会跟随条形磁铁同方向转动起来㊂如果不计一切摩擦阻力,最终导线框将和磁铁的转动速度无限接近到可以认为相同;如果考虑摩擦阻力,则导线框的转动速度总比条形磁铁的小些(导线框始终受到安培力矩的作用,其大小和摩擦力的阻力矩相等)㊂点评:本题也可以用 阻碍磁通量变化 来分析,其结论是一样的,但是叙述过程要复杂得多㊂因磁体的相对运动而引起磁通量的变化,从而产生感应电流时,感应电流的磁场表现为阻碍磁体的相对运动,这就是 电磁驱动 的原理㊂图4例4 如图4所示,闭合导体环固定,条形磁铁的S 极向下以初速度v 0沿过导体环圆心的竖直线下落的过程中,导体环中的感应电流方向如何?解法1:从 阻碍磁通量变化 的角度来看,当条形磁铁的中心恰好位于导体环所在的水平面时,磁铁内部向上的磁感线都穿过了线圈,而磁铁外部向下穿过线圈的磁通量最少,所以此时刻穿过导体环的磁通量最大㊂因此全过程中原磁场方向向上,先增后减,感应电流的磁场方向先下后上,感应电流先沿顺时针方向后沿逆时针方向(俯视)㊂解法2:从 阻碍相对运动 的角度来看,导体环对条形磁铁应该是先排斥(靠近阶段)后吸引(远离阶段),把条形磁铁等效为螺线管,该螺线管中的电流从上向下看是沿逆时针方向的,根据 同向电流互相吸引,反向电流互相排斥 可知,感应电流应该先沿顺时针方向后沿逆时针方向(俯视)㊂点评:对比本题的两种解法可以看出,深刻理解 阻碍 的含义及推广,并加以灵活应用,可使问题的分析过程大大简化㊂3.当线圈自身电流变化时,通过线圈本身的磁通量发生变化,从而产生感应电流,感应电流的磁场表现为 阻碍自身电流的变化 ,这就是自感现象㊂图5例5 如图5所示,灯泡L 1㊁L 2分别标有36V 40W 和 36V 25W 字样,闭合开关S ,调节滑动变阻器R ,使灯泡L 1㊁L 2都正常发光㊂这时断开开关S 重做实验,则开关S 闭合瞬间看到的现象是什么?稳定后哪个灯泡较亮?再断开开关S,又将看到什么现象?解析:重新闭合开关S 瞬间,由于电感线圈L 对电流增大的阻碍作用,灯泡L 1将慢慢亮起来,而灯泡L 2立即变亮,这时电感线圈L 的作用相当于一个大电阻㊂稳定后两灯泡都正常发光,因为灯泡L 1的额定功率较大,所以较亮,这时电感线圈L 的作用相当于一61 知识篇 知识结构与拓展 高考理化 2023年11月只普通的电阻(就是该线圈的内阻)㊂断开开关S 瞬间,由于电感线圈L 对电流减小的阻碍作用,通过灯泡L 1的电流将逐渐减小,灯泡L 1渐渐变暗到熄灭,而L 1㊁L 2㊁R ㊁L 组成一个闭合回路,所以灯泡L 2也将逐渐变暗直至熄灭,而且灯泡L 2还会闪亮一下(因为I L 1>I L 2),通过灯泡L 2的电流方向与原来的电流方向相反,这时电感线圈L 的作用相当于一个电源㊂(若灯泡L 1的额定功率小于灯泡L 2的额定功率,则断开开关S 瞬间灯泡L 2不会出现闪亮 现象)点评:常见的自感有两种,即通电自感,通电的瞬间自感线圈处相当于断路;断电自感,断电的瞬间自感线圈处相当于电源㊂当线圈电阻ȡ灯丝电阻时,灯泡缓慢熄灭;当线圈电阻<灯丝电阻时,灯泡闪亮后缓慢熄灭㊂4.楞次定律与能量守恒㊂电磁感应过程实质上是能的转化和转移过程㊂楞次定律中 阻碍 正是能的转化和守恒定律的具体体现㊂既然有感应电流产生,就有其他形式的能转化为电能㊂又因为感应电流是由相对运动引起的,所以只能是机械能转化为电能,即机械能减少㊂磁场力对物体做负功,是阻力,表现出的现象就是 阻碍 相对运动,即 来拒去留㊂图6例6 如图6所示,用丝线将一个闭合金属环悬挂于O 点,虚线左侧有垂直于纸面向外的匀强磁场,虚线右侧没有磁场㊂金属环的摆动会很快停下来㊂试解释这一现象㊂若整个空间都有垂直于纸面向外的匀强磁场,会有这种现象吗?解析:只虚线左侧有匀强磁场的情况下,金属环在穿越磁场边界时(无论是进入还是穿出),由于磁通量发生变化,金属环内一定有感应电流产生㊂根据楞次定律可知,感应电流将会阻碍相对运动,因此金属环的摆动会很快停下来,这就是电磁阻尼现象㊂还可以用能量守恒来解释:金属环中有感应电流产生,就一定有机械能转化为电能,金属环的机械能将不断减小㊂若整个空间都有匀强磁场,则穿过金属环的磁通量不变化,无感应电流,不会阻碍相对运动,金属环的摆动就不会很快停下来㊂点评:楞次定律中的阻碍过程,实质上就是能量转化的过程㊂图71.如图7所示,M ㊁N 是通有电流大小和方向都相同的两根长直导线,当矩形导线框a b c d 向右匀速运动时,导线框中的感应电流的方向如何?2.如图8所示,O 1O 2是矩图8形导线框a b c d 的对称轴,其左方有垂直于纸面向外的匀强磁场㊂以下哪些情况下导线框中有感应电流产生方向如何?A.将导线框向纸外平移B .将导线框向右平移C .将导线框以a b 边为轴转动60ʎD .将导线框以c d 边为轴转动60ʎ图93.如图9所示,绝缘光滑水平面上有两个离得很近的导体环a ㊁b ㊂条形磁铁的N 极向下,沿它们的正中向下移动(不到达该平面),则导体环a ㊁b 将如何移动?图104.如图10所示,水平面上固定有两根平行导轨,上面放置两根金属棒a ㊁b ㊂当条形磁铁向下移动时(不到达导轨平面),金属棒a ㊁b 将如何移动参考答案:1.沿顺时针方向,即a b c d ㊂2.B ㊁D 两种情况下导线框中有感应电流产生,且感应电流方向为a b c d ㊂3.导体环a ㊁b 将相互远离㊂4.金属棒a ㊁b 将互相靠近㊂(责任编辑 张 巧)71知识篇 知识结构与拓展 高考理化 2023年11月。

2018届高考物理一轮复习第十一章电磁感应第2讲：楞次定律班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________一、知识清单1．楞次定律(1)内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

(2)适用范围：一切电磁感应现象。

2．判断感应电流方向的“四步法”3．右手定则该方法适用于部分导体切割磁感线。

判断时注意掌心、四指、拇指的方向：(1)掌心——磁感线垂直穿入；(2)拇指——指向导体运动的方向；(3)四指——指向感应电流的方向。

4．楞次定律推论的应用楞次定律中“阻碍”的含义可以推广为：感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因，列表说明如下：内容例证阻碍原磁通量变化——“增反减同”阻碍相对运动——“来拒去留”使回路面积有扩大或缩小的趋势——“增缩减扩”B减小，线圈扩张阻碍原电流的变化——“增反减同”5．应用楞次定律判断感应电流和电动势的方向（1）利用楞次定律判断的电流方向也是电路中感应电动势的方向，利用右手定则判断的电流方向也是做切割磁感线运动的导体上感应电动势的方向．若电路为开路，可假设电路闭合，应用楞次定律或右手定则确定电路中假想电流的方向即为感应电动势的方向．（2）在分析电磁感应现象中的电势高低时，一定要明确产生感应电动势的那部分电路就是电源．在电源内部，电流方向从低电势处流向高电势处．二、例题精讲6．(2007宁夏卷)电阻R、电容C与一线圈连成闭合电路，条形磁铁静止于线圈的正上方，N极朝下，如图所示。

现使磁铁开始自由下落，在N极接近线圈上端的过程中，流过R的电流方向和电容器极板的带电情况是( )A．从a到b，上极板带正电B．从a到b，下极板带正电C．从b到a，上极板带正电D．从b到a，下极板带正电7．如图所示，在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动．金属线框从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面．则线框中感应电流的方向是（）A．a→b→c→d→aB．d→c→b→a→dC．先是d→c→b→a→d，后是a→b→c→d→aD．先是a→b→c→d→a，后是d→c→b→a→d8．(2012·海南高考)如图1，一质量为m的条形磁铁用细线悬挂在天花板上，细线从一水平金属环中穿过。